Гармоники начинают появляться тогда, когда появляется нелинейная нагрузка. Пример - блоки питания электронных устройств. И не важно, импульсный это блок питания или же трансформаторный - важно то, что на выходе выпрямителя стоит сглаживающий фильтр, который потребляет ток только в короткие пиковые промежутки. Хотя важно: все-таки трансформатор - это индуктивность, которая в некоторой степени сглаживает ток по сравнению с импульсным блоком питания, у которого на входе стоит выпрямитель с мощным конденсаторным фильтром.
В результате кривая протекающего в цепи сеть-трансформатор или сеть-выпрямитель будет отнюдь не синусоида:
Для тех, кто знаком с разложением функций на гармонические составляющие, будет понятно, что на данной кривой в большой степени присутствует третья гармоника. Для выбора провода однофазного участка цепи ничего не меняется: токи в фазном и нулевом проводах одинаковы, и сечение выбирается, исходя из действующего значения тока.
Нюансы начинаются тогда, когда нулевые провода с трех фаз сходятся в точке общей нейтрали трехфазной цепи. Для первой гармоники токи в разных фазах компенсируют друг друга, и ток в общем нулевом проводе поэтому не превышает тока в самом нагруженном фазном проводе. Токи третьей гармоники, в отличие от токов первой гармоники, в нулевом проводе складываются. В результате, в нулевом проводе действующее значение тока может оказаться выше, чем в любом из фазных проводов. Поэтому, проектируя электроустановки, этот нюанс надо учитывать. Это прописано в стандартах, и есть табличка:
|
Таблица D.52-1 (МЭК 60364-5-52:2001)
Понижающий коэффициент для четырех- и пятижильных кабелей, учитывающий наличие высших гармоник тока
|
|
Содержание третьей гармоники,
%
|
Понижающий коэффициент
|
|
Выбор сечения по току в фазном проводнике
|
Выбор сечения по току в нейтральном проводнике
|
|
0-15
|
1,0
|
—
|
|
15-33
|
0,86
|
—
|
|
33-45
|
—
|
0,86
|
|
>45
|
—
|
1,0
|
Понижающий коэффициент - это число, на которое нужно разделить расчетный ток потребления. Как видно из таблицы, при содержании третьей гармоники 15-33%, рекомендуется увеличивать расчетный ток для фазного провода (примерно на 15%), а при гармониках 33-45% то же самое нужно делать при расчете нулевого провода. Как видим, не только для нулевых, но и для фазных проводов тоже есть ситуации, когда нужно увеличивать расчетное значение тока.
Типы оборудования, вызывающего образование гармоник
Гармонические токи нагрузки создаются всеми нелинейными нагрузками, к которым относятся:
- Однофазные нагрузки, а именно:
- Импульсные источники электропитания (ИИП)
- Электронные балласты флуоресцентных ламп
- Небольшие источники бесперебойного питания (ИБП)
- Трехфазные нагрузки, а именно:
- Приводы с регулируемой скоростью вращения
- Крупные ИБП
|
